Связывание углерода

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Связывание углерода — общее название совокупности процессов, при которых углекислый газ CO2 преобразуется в органические вещества. Такие процессы используют автотрофы, то есть организмы, которые сами вырабатывают необходимые для себя органические вещества. В частности, процесс связывания углерода является составной частью фотосинтеза.

Известно восемь биохимических путей связывания углерода автотрофными организмами. Наиболее распространённым биологическим процессом связывания углерода является цикл Кальвина.

Растения[править | править код]

Растения при фотосинтезе используют три разных процесса связывания углерода, и, соответственно, делятся на три разных класса.

  • С3 растения используют цикл Кальвина, создавая соединения, которые содержат три атома углерода. Этот тип фотосинтеза свойственен для большинства наземных растений.
  • С4-растения перед циклом Кальвина включают CO2 в соединение с 4 атомами углерода. Такие растения имеют особое внутреннее строение листьев. К ним принадлежат сахарный тростник и кукуруза. В общем, С4 процесс используют 7600 видов растений, что составляет 3 %, от общего количества[1].
  • CAM растения запасают CO2 ночью в виде производных от яблочной кислоты и выделяют его днём для увеличения эффективности цикла Кальвина. Такой механизм используют 16 тысяч растений[2], в частности, кактусы.

Микроорганизмы[править | править код]

Для микроорганизмов известны другие, отличные от цикла Кальвина, механизмы связывания углерода. К ним принадлежат:

Гетеротрофы[править | править код]

Хотя почти все гетеротрофы не могут синтезировать полностью органические молекулы из двуокиси углерода, некоторое количество углекислого газа включается в их метаболизм. [3] Впервые гетеротрофная ассимиляция углекислоты была обнаружена в 1936 г. Х.Вудом и К.Веркманом (H.Wood, C.Werkman) при изучении сбраживания глицерина пропионовыми бактериями (англ.). Карбоксилирование пирувата, приводящее к образованию щавелевоуксусной кислоты, получило название реакции Вуда-Веркмана. Показано, что реакции карбоксилирования имеют место у всех гетеротрофных прокариот, а также в клетках всех эукариотных организмов, включая высшие растения и животных. Некоторые гетеротрофы используют отдельные реакции включение оксида углерода (в виде карбонат иона) в своём метаболизме. В частности, такую реакцию осуществляет пируваткарбоксилаза (англ.) при глюконеогенезе, ацетил-КоА-карбоксилаза (англ.) при синтезе жирных кислот (англ.), карбоксилаза аминоимидазолрибонуклеотида (англ.) при синтезе пуриновых нуклеотидов de novo, а также оксид углерода потребляется при анаплеротических реакциях и для синтеза карбамоилфосфата (англ.) ферментом карбамоилфосфатсинтазой (англ.).

См. также[править | править код]

Примечания[править | править код]

  1. Sage, Rowan. 16 // C4 Plant Biology. — 1999. — P. 551–580. — ISBN 0126144400.
  2. Antony N. Dodd, Anne M. Borland, Richard P. Haslam, Howard Griffiths 1 и Kate Maxwell. Crassulacean acid metabolism: plastic, fantastic // Journal of Experimental Botany. — Т. 53, вып. 369. — С. 569-580. — DOI:10.1093/jexbot/53.369.569.
  3. (2005) «The Discovery of Heterotrophic Carbon Dioxide Fixation by Harland G. Wood». The Journal of Biological Chemistry.